基于ANSYS发动机曲轴有限元模态分析

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1、万方数据第8期2012年8月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2012)08—001l_02基于ANSYSWorkbench的V8发动机曲轴有限元模态分析木吕端曾东建于晓洋张龙平(西华大学交通与汽车工程学院，成都610039)FiniteElementModalAnalysisofV8EngineCrankshaftBasedonANSYSWorkbenchLVDuan，ZENGDong-jian，YUXiao-yang，ZHANGLong-ping(Sch

2、oolofTransportationandAutomotiveEngineering，XihuaUniversity，Chengdu610039，China)Ⅵ一^●一^舢¨、．—^■—h●一^●一^●一Ⅵ一^●f●舯¨一．、-Hq一．^■一●蚶^-●^●一卜．、●一●舭u斗h■-^‘●^■-一、．—^^州—^■H噜一．U—^■H、．—^■_NpH、．一．．、■-、■¨q—^^—N■H岍～【摘要】曲轴是发动机最重要的部件之一，其强度、刚度可以决定发动机的性能，只有强度、刚度{合格的曲轴才能保障发动机的正常运行。利用So

3、lidWorks建立了一个高速赛车V8发动机的曲轴模型，{并将曲轴模型保存为IGES格式导入到有限元分析软件ANSYSW。rkbeneh中，最后对曲轴模型进行了；有限元模态分析，获取了由轴的前lo阶固有频率和相应振型。模态分析可以为曲轴的进一步优化设计2以及动力学分析提供理论依据。模态分析的固有频率、振型动画等可以作为曲轴优化设计的参考，通过合理的优化使曲轴能够避开共振的频率区域，有利于提高曲轴的可靠性与寿命。关键词：曲轴：模态分析；ANSYSWorkbench’【Abstract】Thecrankshaftiso聊of

4、themostimportantpartsoftheenginewhichstrength，stiffnesscall,determinetheperformanceofengine，onlyqualifiedcrankshaftCanprotectthenormaloperationoftheeng／ne．The3DmodelofspeedracersV8envnecrankshaftbyusingSolidWorkswasbuiltandsavedasIGESformol，thenimportingintofinit

5、eelementanalysis50fZworeANSYSWorkbench．Finallythemodalanalysisiscarriedouttoobtainthenaturalfrequenciesandthevibration-madevectorsofthefirst10or--ders．Andareferencedataofexperimentalmodalanalysisisobtained，whichprovidesatheoreticalbasisforthefurtheroptimizationan

6、ddy,Ⅻnicanalysisofthecrankshaft．Thenaturalfrequencyandmodeshapenni—marionofthemodalanalysisCanbeused∞theoptimizationdesignreferenceofcrankshaft．Rationalopti-mizationofthecrankshaftisabletoavoidtheresonancefrequencyregion，whichwillhelptoimprovethereliabilityandZ汾-

7、spanofthecrankshaft．KeyWords：Crankshaft；ModalAnalysis；ANSYSWorkbench中图分类号：THl6；U464．133+．3文献标识码：A1引言曲轴作为一个复杂的弹性连续体，它对发动机的NVH有着重要的影响【Il。在发动机高速运转中，曲轴的扭转振动往往成为曲轴断裂的主要原因。要设计一款曲轴，必须考虑其振动、噪声等特性，而对曲轴的模态分析却是必不可少的。模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域的应用。态是机械结构固有振动特性。每一个模态具

8、有特定的固有频率、振型，这些参数可以由计算或试验取得。讨论的是模态分析中的计算模态分析。曲轴在工作过程中不断的受到复杂的交变的冲击载荷激励，随之产生了横向、纵向以及扭转振动，当某一激励力的频率和曲轴其中一阶固有频率相同或者相近时．产生轴系的共振，这足以导致曲轴的疲劳断裂闭。对曲轴的模态分析是对曲轴的振动特性分析，为振